图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Invited speechMo浓度梯度驱动的AlCrMoSiN自润滑刀具涂层调控及切削性能

编号：408 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-22 17:58:43 浏览：81次收藏取消收藏

2024-05-12 13:30

20min

[D] 论坛3：物理气相沉积和化学气相沉积薄膜技术 [D-2] 论坛3下午

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摘要

为解决硬质合金刀具干切削难加工材料时面临切削力大、温度高、易磨损、寿命短等难题，采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术，在刀具表面涂覆既硬又韧、膜基结合牢固的自润滑涂层，通过调控AlCrMoSiN涂层中Mo浓度梯度，实现刀/屑界面润滑的自适应协同。利用XRD、SEM和TEM、纳米压痕仪、划痕仪、高温摩擦试验机和立式加工中心对涂层微观结构和性能进行表征和测试。结果表明所制备的梯度涂层表面光滑、结构致密，与基体结合良好。沿涂层生长方向，随着Mo浓度渐变速率的增加，AlCrMoSiN涂层中fcc-CrN相和fcc-Mo₂N相分别沿(111)和(200)晶面择优生长；涂层硬度和弹性模量逐渐增大；临界载荷、摩擦系数和磨损率略有下降。当CrMo靶溅射功率从0.4 kW线性增至1.2 kW时，制备的AlCrMoSiN梯度涂层(Coating C)硬度和弹性模量达到最大值，分别为23.8 GPa和317.7 GPa；临界载荷约57.3 N；摩擦系数和磨损率达到最小值，磨损率约2.20×10⁻⁸ mm³·N⁻¹·mm⁻¹，此时涂层耐磨性能最佳，梯度结构有效提升涂层耐磨性。将此涂层涂覆于硬质合金立铣刀表面与AlCrSiN涂层铣刀和AlCrMoSiN涂层铣刀进行切削性能对比，经干铣削淬硬模具钢(P20H)测试，比AlCrSiN涂层铣刀使用寿命提高了24.1 %，比AlCrMoSiN涂层铣刀使用寿命提高了12.5 %；连续切削40 min时，其切削温度比AlCrSiN涂层刀具低65.1 ℃。